渗氮温度对奥氏体不锈钢性能的影响

不锈钢具有表面美观、耐腐蚀性能好、韧性好、容易塑性加工、焊接性能好等特性，广泛用于石油、化工、食品、医疗和纺织机械等行业。但由于不锈钢的硬度低、耐磨性差，使其在许多场合的应用受到限制，尤其是在腐蚀、磨损和重载等多种因素同时存在的条件下，显著缩短不锈钢零件的使用寿命。通过离子渗氮提高不锈钢的表面强度，从而提高其耐磨性能来延长使用寿命是一种有效的方法。

奥氏体不锈钢不能通过相变进行强化，而且常规离子渗氮由于渗氮温度高(500℃以上)，渗层中有Cr的氮化物析出，使基体贫铬，在表面硬度显著提高的同时表面耐腐蚀性能严重恶化，失去了不锈钢的特性。利用直流脉冲离子渗氮设备，对奥氏体不锈钢进行低温离子渗氮处理，在其耐腐蚀性基本保持不变的情况下提高其表面硬度，从而提高其耐磨性能，同时与常规渗氮温度下的离子渗氮处理试样进行比较。

实验在30kW直流脉冲离子渗氮炉内进行。直流脉冲电源的参数为：电压0～1000V可调，占空比15%～85%可调，频率1kHz。测温系统由红外测温仪IT-8测量。试样的材料为18Cr-12Ni-2.5Mo奥氏体不锈钢，其化学成分(质量分数，%)为：0.06C，19.23Cr，11.26Ni，2.67Mo，1.86Mn，余为Fe；试样尺寸Φ24mm×10mm。实验前依次用水磨砂纸打磨试样，去油污，酒精清洗吹干，放到阴极盘的中央，抽真空到50Pa以下。

采用低温和常规渗氮温度对奥氏体不锈钢进行离子渗氮，渗氮层的显微硬度均达到1150HV0.05以上，低温离子渗氮得到的渗氮层较薄，硬度梯度大。奥氏体不锈钢经过低温离子渗氮后，其耐磨性能提高4～5倍，而耐腐蚀性基本保持不变；常规渗氮温度下离子渗氮，虽然耐磨性能也提高4～5倍，但由于奥氏体不锈钢表面有铬的氮化物析出，使其耐腐蚀性能大幅度下降。